《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》教學(xué)PPT課件,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),聯(lián)網(wǎng),技術(shù),教學(xué),PPT,課件 導(dǎo)讀了解數(shù)據(jù)庫發(fā)展的三個階段；掌握數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的相關(guān)概念；掌握三種新的數(shù)據(jù)庫技術(shù)；掌握數(shù)據(jù)倉庫的概念和特征，了解數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)模型；掌握數(shù)據(jù)挖掘的概念和方法；了解數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘的關(guān)系；掌握云計算的概念和特征，了解云計算的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r；理解云計算的體系結(jié)構(gòu)；了解云計算和物聯(lián)網(wǎng)之間的關(guān)系。15.1 數(shù)據(jù)庫技術(shù)概述數(shù)據(jù)庫（Database）是比檔案系統(tǒng)更高級的一種數(shù)據(jù)組織方式。數(shù)據(jù)庫是按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來組織、存儲和管理數(shù)據(jù)的倉庫。數(shù)據(jù)庫是指通過特定的方式把數(shù)據(jù)組織和存儲起來的、可以檢索和利用、相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合，是存儲數(shù)據(jù)的“倉庫”。25.1 數(shù)據(jù)庫技術(shù)概述數(shù)據(jù)庫發(fā)展的三個階段第一代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)指層次和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，為格式化數(shù)據(jù)模型，用存取路徑來表示數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，獨立的數(shù)據(jù)定義語言和導(dǎo)航的數(shù)據(jù)操作語言等特點。實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的集中控制和數(shù)據(jù)的共享，提高了數(shù)據(jù)獨立性，很大程度上減少了數(shù)據(jù)冗余。3數(shù)據(jù)庫發(fā)展的三個階段第二代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。對應(yīng)于一個關(guān)系模型的所有關(guān)系的集合稱為關(guān)系數(shù)據(jù)庫。在關(guān)系模型中，實體以及實體間的聯(lián)系都是用關(guān)系來表示。關(guān)系模式用來描述關(guān)系表中的列，關(guān)系實例為關(guān)系中的各行。4數(shù)據(jù)庫發(fā)展的三個階段關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)理論，主要包括函數(shù)依賴、多值依賴、連接依賴和范式等。關(guān)系數(shù)據(jù)語言，如關(guān)系代數(shù)、關(guān)系演算、SQL 語言、QBE 等。關(guān)系數(shù)據(jù)技術(shù)，查詢優(yōu)化、并發(fā)控制、故障恢復(fù)等。5數(shù)據(jù)庫發(fā)展的三個階段第三代數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)。面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型吸收了面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計方法學(xué)的核心概念和基本思想。面向?qū)ο缶幊蹋∣bject Oriented Programming，OOP，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計）是一種計算機編程架構(gòu)。6面向?qū)ο缶幊蘋OP 的一條基本原則是計算機程序是由單個能夠起到子程序作用的單元或?qū)ο蠼M合而成。OOP 達(dá)到了軟件工程的三個主要目標(biāo)：重用性、靈活性和擴(kuò)展性。為了實現(xiàn)整體運算，每個對象都能夠接收信息、處理數(shù)據(jù)和向其它對象發(fā)送信息。7面向?qū)ο缶幊?）對象（Object)，做事情，有狀態(tài)、行為和標(biāo)識三種屬性。2）類（class)，共享相同結(jié)構(gòu)和行為的對象的集合。3）封裝（encapsulation)，將數(shù)據(jù)和操作捆綁在一起。4）繼承，描述類之間的“是一種”關(guān)系。5）組合，既是類之間的關(guān)系也是對象之間的關(guān)系。8面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型 對象標(biāo)識 封裝 類和類層次 繼承9數(shù)據(jù)庫的特征1）實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享2）減少數(shù)據(jù)的冗余度3）數(shù)據(jù)獨立性4）數(shù)據(jù)集中控制5）數(shù)據(jù)一致性和可維護(hù)性10數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（Data Base System，DBS）是以資料庫為核心，借助計算機及其管理軟件，對數(shù)據(jù)進(jìn)行有組織、有系統(tǒng)的管理，同時動態(tài)地存儲大量相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，以方便用戶查閱數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是為了適應(yīng)數(shù)據(jù)處理的需要而發(fā)展起來的。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是由數(shù)據(jù)庫硬件、數(shù)據(jù)庫軟件、數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫管理員四部分組成的，是存儲介質(zhì)、處理對象和管理系統(tǒng)的集合體。11數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)三級模式1）概念模式（Conceptual Schema）2）外模式（External Schema）3）內(nèi)模式（Internal Schema）數(shù)據(jù)庫的三級模式是靠映射來連接的。所謂映射，是指一種對應(yīng)規(guī)則，指出映射雙方如何進(jìn)行轉(zhuǎn)換。12數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)三級模式為了提高數(shù)據(jù)庫的獨立性，DBMS把數(shù)據(jù)庫從邏輯上分為三個層次，即面向數(shù)據(jù)庫用戶的外層（用戶數(shù)據(jù)庫）、由DBMS管理的概念層（概念數(shù)據(jù)庫）及內(nèi)部層（存儲數(shù)據(jù)庫）。用戶看到的只是外層，而數(shù)據(jù)實際上是按內(nèi)部層的結(jié)構(gòu)存儲的，它是通過概念層二級抽象（或稱映像）而來的。13數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）是對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理和實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作的管理系統(tǒng)。它是建立在操作系統(tǒng)基礎(chǔ)之上，位于操作系統(tǒng)與用戶之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件，負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的管理和控制。它是實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫和管理數(shù)據(jù)庫的核心內(nèi)容。DBMS一般都是由專業(yè)的軟件廠商研制、開發(fā)的通用商業(yè)軟件包，并同時提供一套較為完整的數(shù)據(jù)庫語言。14數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)分類數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫的核心內(nèi)容，按照三類不同數(shù)據(jù)模型設(shè)計實現(xiàn)的DBMS分為：層次數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。目前，關(guān)系數(shù)據(jù)庫仍然占據(jù)著數(shù)據(jù)庫的主要市場。15數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)分類為適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)和管數(shù)據(jù)管理方式，可以將DBMS分為：單用戶DBMS、主從式DBMS、分布式DBMS和客戶/服務(wù)器DBMS。目前，客戶/服務(wù)器數(shù)據(jù)庫逐漸成為數(shù)據(jù)庫應(yīng)用的主流。16專用數(shù)據(jù)庫分類隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展和許多特定的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)庫技術(shù)的要求，新一代數(shù)據(jù)技術(shù)得到迅速的發(fā)展。數(shù)據(jù)庫技術(shù)與其他學(xué)科的結(jié)合，涌現(xiàn)出各種新型的數(shù)據(jù)庫，出現(xiàn)了工程數(shù)據(jù)庫、地理數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫、科學(xué)數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫等多種數(shù)據(jù)庫，使數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域中的新技術(shù)和新內(nèi)容層出不窮，而且得到廣泛的應(yīng)用。17OracleOracle是一個最早商品化的關(guān)系型DBMS，也是應(yīng)用廣泛、功能強大的DBMS。Oracle作為一個通用的DBMS，不僅具有完整的數(shù)據(jù)管理功能，還是一個分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，支持各種分布式功能，特別是支持Internet應(yīng)用。18Microsoft SQL ServerMicrosoft SQL Server是一種典型的DBMS，可以在許多操作系統(tǒng)上運行，它使用Transact-SQL語言完成數(shù)據(jù)操作。由于Microsoft SQL Server是開放式的系統(tǒng)，其他系統(tǒng)可以與它進(jìn)行完好的交互操作。19Microsoft Access作為Microsoft Office組件之一的Microsoft Access是在Windows環(huán)境下非常流行的桌面型DBMS。使用Microsoft Access無需編寫任何代碼，只需通過直觀的可視化操作就可以完成大部分?jǐn)?shù)據(jù)管理任務(wù)。20移動數(shù)據(jù)庫移動數(shù)據(jù)庫是指支持移動計算環(huán)境的分布式數(shù)據(jù)庫，通常應(yīng)用在諸如掌上電腦、PDA、車載設(shè)備、移動電話等嵌入式設(shè)備中，由于其常應(yīng)用在嵌入式設(shè)備里，人們也把它稱為嵌入式移動數(shù)據(jù)庫。一般認(rèn)為，移動數(shù)據(jù)庫是分布式數(shù)據(jù)庫的推廣，分布式數(shù)據(jù)庫是移動數(shù)據(jù)庫的一種特殊形式。21移動數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用1）公共信息發(fā)布在移動計算環(huán)境中，大量的移動用戶將通過筆記本電腦、掌上電腦、PDA、車載平臺等移動設(shè)備的無線通訊接口獲取各種各樣的公共信息，比如，移動用戶需要經(jīng)常訪問的股票、天氣和交通等信息。22移動數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用2）物流領(lǐng)域移動數(shù)據(jù)庫在物流運輸、儲存保管、配送等幾個重要環(huán)節(jié)發(fā)揮日益重要的作用，使物流信息做到真正無縫連接，及時準(zhǔn)確的信息有利于協(xié)調(diào)生產(chǎn)、銷售、運輸、儲存等業(yè)務(wù)的開展，有利于降低庫存，節(jié)約在途資金和高效運營，這將進(jìn)將進(jìn)一步促進(jìn)電子商務(wù)的發(fā)展。23空間數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)庫指的是地理信息系統(tǒng)在計算機物理存儲介質(zhì)上存儲的與應(yīng)用相關(guān)的地理空間數(shù)據(jù)的總和，一般是以一系列特定結(jié)構(gòu)的文件的形式組織在存儲介質(zhì)之上的。24多媒體數(shù)據(jù)庫多媒體數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)庫技術(shù)與多媒體技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。多媒體數(shù)據(jù)庫不是對現(xiàn)有的數(shù)據(jù)進(jìn)行界面上的包裝，而是從多媒體數(shù)據(jù)與信息本身的特性出發(fā)，考慮將其引入到數(shù)據(jù)庫之后所帶來的有關(guān)問題。255.2 數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)倉庫之父比爾恩門（Bill Inmon）在1991年出版的Building the Data Warehouse一書中：“數(shù)據(jù)倉庫是面向主題的、集成的、隨時間變化的、非易失的數(shù)據(jù)集合，用于支持管理層的決策過程”。26數(shù)據(jù)倉庫特征 面向主題（Subject-Orientated）集成化（Integrated）隨時間變化（Time-Variant）非易失性（Nonvolatile）27數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)倉庫需要簡明的、面向主題的模式，便于聯(lián)機數(shù)據(jù)分析。目前最流行的數(shù)據(jù)倉庫模型為星型模式（Star Schema）、雪花模式（Snowflake Schema）和事實星座（Fact Constellation），由它們來表示事實、維和粒度的關(guān)系。圖5-25-428數(shù)據(jù)倉庫的應(yīng)用1）信息處理：支持查詢和統(tǒng)計的基本分析，并使用交叉表、表、圖表或圖進(jìn)行報告。2）分析處理：支持基本的OLAP操作，包括切片與切塊、下鉆、上卷和轉(zhuǎn)軸。3）數(shù)據(jù)挖掘：支持知識發(fā)現(xiàn)，包括找出隱藏在數(shù)據(jù)倉庫中的模式和關(guān)聯(lián)，構(gòu)造分析模型，進(jìn)行分類和預(yù)測，并使用可視化工具提供挖掘結(jié)果。29數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)挖掘又稱數(shù)據(jù)庫中的知識發(fā)現(xiàn)，是目前人工智能和數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域研究的熱點問題。所謂數(shù)據(jù)挖掘是指從數(shù)據(jù)庫的海量數(shù)據(jù)中抽取有效的、事先未知的、易于理解的、可操作的對商業(yè)決策有用的信息的過程。它是允許最終用戶直接訪問和操作數(shù)據(jù)倉庫環(huán)境內(nèi)部的數(shù)據(jù)，而不需要干涉定制的編程活動。30數(shù)據(jù)挖掘方法常用的數(shù)據(jù)挖掘方法，包括分類、回歸分析、聚類、關(guān)聯(lián)規(guī)則、特征、變化和偏差分析、Web頁挖掘等，它們分別從不同的角度對數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘。31數(shù)據(jù)倉庫與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的關(guān)系（1）數(shù)據(jù)倉庫為數(shù)據(jù)挖掘提供了更好的、更廣泛的數(shù)據(jù)源。（2）數(shù)據(jù)倉庫為數(shù)據(jù)挖掘提供了新的支持平臺。（3）數(shù)據(jù)倉庫為更好地使用數(shù)據(jù)挖掘工具提供了方便。（4）數(shù)據(jù)挖掘為數(shù)據(jù)倉庫提供了更好的決策支持。（5）數(shù)據(jù)挖掘?qū)?shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)組織提出了更高的要求。（6）數(shù)據(jù)挖掘還為數(shù)據(jù)倉庫提供了廣泛的技術(shù)支持。32云計算云計算中所指的“云”其實就是一個對于互聯(lián)網(wǎng)的形象化比喻，這種比喻來源于一種業(yè)內(nèi)的共識，使用云形狀的圖形來表示網(wǎng)絡(luò)圖。因此，云計算可以說是把“計算”這種資源從本地計算機即用戶的計算機轉(zhuǎn)移到互聯(lián)網(wǎng)上的一種極為形象的描述。33云計算2008年美國IEEE互聯(lián)網(wǎng)計算雜志定義云計算：云計算是這樣一種范式，其中信息永久地存儲在互聯(lián)網(wǎng)中的服務(wù)器上，而且只是暫時性地緩存于包括桌面電腦、娛樂中心設(shè)備、平板電腦、筆記本電腦、手持設(shè)備、感應(yīng)設(shè)備和監(jiān)視設(shè)備等在內(nèi)的終端上。34云計算的特點1）超大規(guī)模2）一切皆服務(wù)3）可伸縮性4）資源虛擬化5）以互聯(lián)網(wǎng)為核心6）按需服務(wù)7）安全可靠35云計算的基礎(chǔ)框架云計算的思想是充分利用現(xiàn)有的計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)計算資源的整合，達(dá)到最大化資源共享，從而解決了云計算中的云控制、大規(guī)模計算等一系列的復(fù)雜問題。36云計算的基礎(chǔ)框架云計算平臺可以看成是一個由超大規(guī)模，功能強大的“云”構(gòu)成的，在“云”中通過Internet將大規(guī)模零散的計算資源或服務(wù)連接起來，利用了虛擬化技術(shù)將位于“云”中的單個服務(wù)器進(jìn)行功能擴(kuò)展，并進(jìn)行資源的重新整合。這樣就形成了能夠提供大規(guī)模計算和數(shù)據(jù)存儲的云計算平臺。37云計算的服務(wù)層次38云計算的技術(shù)架構(gòu)云計算包括了在“云”之后的基礎(chǔ)設(shè)施，以及云前端所面向的客戶終端，二者通過在中間起到重要作用的“云”即互聯(lián)網(wǎng)連接在一起。因此，從總體上，云計算由這樣三個基礎(chǔ)部分組成，即基礎(chǔ)設(shè)施，網(wǎng)絡(luò)和終端。云計算背后的架構(gòu)是由一系列云計算服務(wù)器相互連接組成大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，就好像是并行運算的網(wǎng)格，通過虛擬化技術(shù)來提供服務(wù)器的利用率和處理能力。39云計算的技術(shù)架構(gòu)40云計算與物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)要對其海量傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行合理、有效地整合和分析，從而對物聯(lián)網(wǎng)里的物體進(jìn)行智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。云計算因物聯(lián)網(wǎng)而獲得了最佳的實踐途徑，物聯(lián)網(wǎng)因云計算而獲得了有力的運算工具。云計算為存儲設(shè)備和處理海量數(shù)據(jù)提供了強有力的支持。41